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使用主动限滑差速器的轮式装载机驱动性能仿真

作　者: 季小伟
导　师: 吴跃成
学　校: 浙江理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 轮式装载机 限滑差速器 驱动桥 铰接转向
分类号: TH243
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 72次
引　用: 1次
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内容摘要


差速器是车辆驱动桥中的重要部件,目前使用在轮式装载机上的主要有普通式和被动限滑式两种,而技术先进的主动限滑式则未见使用。主动限滑差速器能够根据路面条件的变化,及时调节限滑作用,使车辆处于较好的驱动状态,如果将其应用到轮式装载机上,必将对整机的驱动性能有较大幅度的提升。本文对比了国内外主动限滑差速器发展状况,以ZL50装载机为研究对象,在分析普通差速器和摩擦片式被动限滑差速器的基础上,根据低速大扭矩的传动特点,完成了电液式主动限滑差速器的选型、结构设计、控制系统规划和传动过程分析。根据ZL50装载机驱动系统中动力产生和传递的顺序,依次考察了发动机的输出特性、液力变矩器的传动特性以及两者的匹配特性,建立了变速器模型、驱动桥模型和轮胎模型。综合发动机、液力变矩器和各传动件的动力学关系,推导了ZL50装载机四驱的动态微分方程,建立了直线行驶的驱动系统动力学模型。由于转向中整机的重心、轮荷随转向角变化,相应的轮胎侧偏角也随转向角变化,因此,分析了铰接转向的运动学特征,考虑轮胎的侧偏角,建立了转向行驶的驱动系统动力学模型。将差速器从驱动系统中独立出来,作为控制模型,设计了控制器的内部结构和控制算法。全面分析了需要差速器产生限滑作用的行驶工况,选择附着系数分离路面作为仿真路面,建立了ZL50装载机驱动过程的仿真系统。在分析轮胎力学性能的基础上,确定了初始稳定行驶的动力学参数,设定了求解动态微分方程的迭代流程。在Matlab软件中设计相关程序,进行前驱直线行驶、前驱转向行驶、四驱直线行驶、四驱转向行驶的驱动性能仿真,对比分析了使用主动限滑器和使用普通差速器、被动限滑差速器的仿真结果。仿真结果表明:电液式主动限滑差速器克服了被动限滑差速器的缺点,能够在路面附着条件变化后,迅速调节限滑作用,控制轮胎的滑转状态,使轮式装载机具有较高的驱动力和侧向附着力;从侧面证明了所使用的电液式主动限滑差速器的结构参数、系统组成、控制策略、控制方法的合理性和适用性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 主动限滑差速器的发展  12-17
    1.2.1 国外的发展状况  12-16
    1.2.2 国内的研究现状  16-17
  1.3 课题背景及主要研究内容  17-19
第二章 差速器及其传动过程分析  19-29
  2.1 差速器  19-20
  2.2 普通差速器  20-22
    2.2.1 结构分析  20
    2.2.2 传动过程分析  20-22
  2.3 摩擦片式被动限滑差速器  22-24
    2.3.1 结构分析  22-23
    2.3.2 传动过程分析  23-24
  2.4 电液式主动限滑差速器  24-28
    2.4.1 选型分析  24-25
    2.4.2 结构与控制系统设计  25-27
    2.4.3 传动过程分析  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章 装载机直行驱动过程分析  29-44
  3.1 驱动系统的组成和特点  29-30
  3.2 发动机与变矩器模型  30-36
    3.2.1 发动机的特性分析和建模  30-32
    3.2.2 液力变矩器的特性分析和建模  32-35
    3.2.3 发动机与液力变矩器的性能匹配  35-36
  3.3 其他传动部件模型  36-41
    3.3.1 变速器模型  36-37
    3.3.2 驱动桥模型  37-38
    3.3.3 轮胎模型  38-41
  3.4 直线行驶的驱动系统动力学模型  41-43
  3.5 本章小结  43-44
第四章 装载机转向驱动过程分析  44-52
  4.1 装载机底盘的结构特点  44
  4.2 转向过程中的重心位置  44-47
    4.2.1 重心位置与转向角的关系  44-45
    4.2.2 轮荷与重心位置的关系  45-47
  4.3 转向过程的运动学分析  47-49
    4.3.1 转向运动过程  47-48
    4.3.2 转向角与轮胎侧偏角的关系  48-49
  4.4 转向过程的动力学分析  49-51
  4.5 本章小结  51-52
第五章 仿真系统与仿真过程  52-63
  5.1 仿真系统  52-57
    5.1.1 系统组成  52-54
    5.1.2 控制算法  54-55
    5.1.3 总体技术参数和仿真工况  55-57
  5.2 仿真过程  57-62
    5.2.1 仿真中的轮胎力学性能  57-59
    5.2.2 初始稳定行驶的动力学参数  59-60
    5.2.3 仿真流程  60-62
  5.3 本章小结  62-63
第六章 仿真结果分析  63-72
  6.1 前驱直线行驶  63-65
  6.2 前驱转向行驶  65-67
  6.3 四驱直线行驶  67-69
  6.4 四驱转向行驶  69-71
  6.5 本章小结  71-72
第七章 总结与展望  72-74
  7.1 全文总结  72-73
  7.2 展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间的研究成果  78

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 起重机械与运输机械 > 装卸机械 > 装载机
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